Большой адронный коллайдер «подсказал», где искать частицы темной материи
Работающие в ЦЕРН исследователи создали новый метод поиска частиц темной материи с помощью Большого адронного коллайдера. Его впервые применили минувшим летом, и результаты этой работы получились двоякими. С одной стороны, долгожданных частиц пока найти не удалось, с другой — теперь ученые знают, в каких диапазонах энергий вимпов, скорее всего, точно нет.
Темная материя — одна из наиболее интригующих загадок современной физики. Шутка ли: мы уже почти 100 лет подряд обладаем хорошо подтвержденными теориями устройства мира, но при этом не можем уверенно объяснить, из чего состоит более 95 процентов Вселенной. Примерно две третьих всей массы Вселенной приходится на темную энергию (о ней в другой раз), а около четверти — неуловимые частицы, природа которых неизвестна. Поэтому ученые упорно пытаются разработать самые разные способы их зафиксировать.
Определенные успехи есть, но прогресс очень медленный. Немного ускорить его предложили участники коллаборации ATLAS — одного из четырех основных экспериментов, которые проводят на Большом адронном коллайдере (БАК, LHC) европейской организации ядерных исследований ЦЕРН (CERN). Суть идеи Дипака Кара (Deepak Kar) и Суканьи Синха (Sukanya Sinha) заключается в следующем.
Согласно некоторым моделям, частицы темной материи состоят из «зеркальных» версий фундаментальных кирпичиков обычной (барионной) материи, то есть «темных кварков» и «темных глюонов». Такие элементарные частицы имеют несколько важных потенциальных свойств. Во-первых, они без особого труда вписываются в модели темной материи, подразумевающие наличие слабо взаимодействующих частиц (вимпов, WIMP). Во-вторых, темные кварки с глюонами при определенных условиях все же взаимодействуют с обычными, только происходит это крайне редко.
Да, включение в теоретические построения дополнительных частиц, помимо уже имеющихся в Стандартной модели, никогда не выглядит особенно хорошим решением. Однако для проверки этой идеи пока не нужны какие-либо новые детекторы и эксперименты. Следы темных кварков должны быть видны в данных, полученных во время уже проведенных или запланированных столкновений частиц на БАК. Свою гипотезу Кар и Синха глубоко проработали и вместе с коллегами проверили на имеющихся данных.
Результаты этого исследования опубликованы в рецензируемом журнале Physics Letters B, текст находится в открытом доступе. С обзором научной статьи можно ознакомиться на портале эксперимента ATLAS и на сайте Университета Витватерсранда (University of the Witwatersrand, Йоханнесбург, ЮАР).
Большой адронный коллайдер разгоняет протоны или тяжелые ионы практически до скорости света, всего на 11 километров в час меньше нее. Когда они сталкиваются, их буквально разрывает на элементарные частицы, которые либо попадают на детекторы в неизменном виде, либо претерпевают цепочки преобразований. Улавливая частицы, получившиеся в результате этих преобразований, ученые анализируют фундаментальные природные взаимодействия и корректируют существующие теоретические модели.
Если во время каких-то столкновений даже на кратчайшие периоды времени возникали темные кварки и глюоны, их следы можно увидеть в данных БАК. Обычно парные пучки продуктов столкновений имеют одинаковую энергию, следовательно, сумма энергий всех «пойманных» в эксперименте частиц должна быть равной по обе стороны детектора. Но темные частицы с детектором взаимодействовать не будут и унесут энергию с собой — возникнет неравенство.
Правда, объем получаемой на установке информации так велик, что ее анализ занимает годы. Тем не менее первичную проверку своей гипотезы Кар и Синха провести смогли. Следов вимпов обнаружить не удалось — тут никакого сюрприза новое исследование не принесло. Зато получилось ограничить спектр энергий частиц, в котором могут «прятаться» искомые несимметричные пучки продуктов столкновений. Исследователи называют их полуневидимыми, поскольку частично заметить их все же можно.
Telegram 
Дзен 
VK Древнеримские инженеры проложили колоссальную сеть дорог через Европу, Северную Африку и Ближний Восток, многие участки которой до сих пор поражают безупречной прямолинейностью. Секрет строительства заключался в использовании трех особых геодезических инструментов, с помощью которых разбивали местность на ровные отрезки и размечали трассы.
Ученые Томского политехнического университета совместно с коллегами из Китая предложили универсальный подход для определения с высокой точностью так называемой внутримолекулярной потенциальной функции — информация о ее свойствах позволяет делать прогноз поведения молекулы в различных условиях. Новый подход подходит для самых разных многоатомных молекул. В будущем он позволит точнее предсказывать спектры и динамику молекул как в условиях атмосфер планет Солнечной системы, а также более точно моделировать химические процессы на квантовом уровне.
Звезды типа Солнца в конце жизни превращаются в пульсирующего красного гиганта, а потом – в белого карлика. Ранее считали, что на этом этапе их планеты становятся слишком холодными, ведь белый карлик светит слабо. Новые наблюдения показали, что все намного сложнее и планета может даже прибавить свою температуру. Примерно в 80 световых годах от Земли лежит белый карлик WD 1856. Хотя он всего вдвое легче Солнца, по размерам близок к нашей планете (примерно на треть больше). За счет этого у него огромная плотность, поэтому, несмотря на отсутствие в нем термоядерных реакций (топливо уже кончилось), поверхность этой «мертвой» звезды разогрета почти до пяти тысяч градусов.
Вселенная может оказаться «замкнутой» глобальной структурой, где свет от далеких галактик способен возвращаться к наблюдателю с разных направлений. Именно такой сценарий не удалось исключить авторам нового масштабного обзора. Проверить его предсказания астрономы смогут уже в ближайшие годы.
Ученые впервые на молекулярном уровне доказали, что обычная вода одновременно состоит из двух разных жидких состояний — более плотного и менее плотного, которые непрерывно сменяют друг друга. Раз молекулярная «двойственность» действительно существует, это подтверждает спорную 30-летнюю гипотезу. Новое открытие поможет, наконец, объяснить десятки «странных» физических аномалий воды, включая ее расширение при замерзании и парадоксальное изменение вязкости под давлением.
Терраформировать Марс — то есть превратить в мир, где можно жить без защитных куполов — мечта человечества с того момента, как стало понятно, что это холодная планета с призрачной бескислородной атмосферой. Сейчас главный хедлайнер ее освоения — Илон Маск, компания SpaceX которого планирует первые полеты туда уже в 2028 году. Многие энтузиасты вспоминают слова Маска 14-летней давности: Красную планету надо лишь «подремонтировать», чтобы ходить без скафандра. Но между полетом и прогулками по городу-саду на Марсе лежит огромная пропасть. Пару лет назад Naked Science рассматривал положительный сценарий терраформирования. Пришло время подсчитать, сколько же лет и ресурсов потребуется.
Хотя длительность помех не превышала десяти секунд, это первый известный случай такого рода. Обычно спутникам не хватает мощности для создания радиосигналов той силы, что нужна для подобных помех.
Вселенная может оказаться «замкнутой» глобальной структурой, где свет от далеких галактик способен возвращаться к наблюдателю с разных направлений. Именно такой сценарий не удалось исключить авторам нового масштабного обзора. Проверить его предсказания астрономы смогут уже в ближайшие годы.
Ученые впервые на молекулярном уровне доказали, что обычная вода одновременно состоит из двух разных жидких состояний — более плотного и менее плотного, которые непрерывно сменяют друг друга. Раз молекулярная «двойственность» действительно существует, это подтверждает спорную 30-летнюю гипотезу. Новое открытие поможет, наконец, объяснить десятки «странных» физических аномалий воды, включая ее расширение при замерзании и парадоксальное изменение вязкости под давлением.
Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.
Понятно
Что-то в вашем комментарии показалось подозрительным, поэтому перед публикацией он пройдет модерацию.
Понятно
Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.
Понятно
Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.
Понятно
Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.
Понятно
Последние комментарии